3_油管及生产套管尺寸选定

硕士2004级

现代完井工程

油管及生产套管尺寸选定

概述

自喷井、天然气井油管及生产套管尺寸的选定 人工举升井油管及生产套管尺寸的选定

增产措施对油管及生产套管尺寸的选择的影响稠油和高凝油开采井油管及生产套管尺寸的选定

一、自喷井、天然气井 油管及生产套管尺寸的选定

自喷井及天然气井的油管敏感性分析都是以节点 系统分析为理论基础的。 天然气井在油管尺寸敏感性分析的基础上，可以 确定生产套管的尺寸范围，但还不能最终确定一 口井的生产套管尺寸。 因在投入开发后，增产措施(特别是水力、 酸液及前置液酸压)对油管尺寸还有一定要求。 因此，对天然气井的生产套管尺寸，要从满 足最佳生产参数和增产措施两个方面最终选定。3

一、自喷井、天然气井 油管及生产套管尺寸的选定

对于自喷油井，生产套管的选定更为复杂。 首先，油井自喷期是有限的，虽然可以确定自喷 阶段的油管尺寸和生产套管尺寸，但这个尺寸往 往偏小。 因为在自喷期结束后，油井要转入人工举升 开采。采用不同的举升方式(有杆泵、电动潜油 泵、水力活塞泵和气举)和考虑油井原油稳产的 要求，与之相配套的油管尺寸和生产套管尺寸肯 定和自喷期的油、套管尺寸不一样。4

一、自喷井、天然气井 油管及生产套管尺寸的选定

其次，我国大多数油田要采用注水开发，在油 井进入高含水阶段后，为了原油稳产的需要，

往往要采用大泵高排液量生产。不同的举升方式，采用的油管、套管尺寸不一样。在某一种

举升方式下，也要根据今后日产液量的大小选定泵径，然后确定与之相配套的油管尺寸和套

管尺寸。5

一、自喷井、天然气井 油管及生产套管尺寸的选定

第三，增产措施、防砂的需要对油管、套管尺寸 也有不同的要求。 因此，对自喷油井要从以上3个方面综合分析

才能最终确定油管和套管尺寸。对一开始就不能自喷的油井，也要从上述的后两个方面去综合分

析并选定油、套管尺寸。6

一、自喷井、天然气井 油管及生产套管尺寸的选定1、自喷井及气井进行油管尺寸敏感性分析的重要性 自喷井优化生产的目的在于保证油井以最大的 产量保持自喷时间最长。 实际上是关于如何最合理地利用油气层能量的 问题。可以通过下图来说明自喷井选择油管尺寸的

重要性。7

一、自喷井、天然气井 油管及生产套管尺寸的选定

QL>QA:41/2 (114.3mm)油管的举升 效率最高。

QL=QA:31/2 (88.9mm)油管更好。QL=QB:27/8 (73mm)油管更经济。

QL Qc:23/8 (60.3mm)油管最佳。

油管尺寸对自

喷井举升效率的影响8

一、自喷井、天然气井 油管及生产套管尺寸的选定从图看，气井的生产由油嘴控制 (A和B两条直线是两个尺寸油嘴的节流

因此，气田开发初期采 动态CPR),据稳定性分析，每条流出曲线WPR必须在其峰值的右边生产，否 用大直径油管、后期改为小

则可能导致生产压力波动使气井停产。

在日产气量较低时，有的大直径油

直径油管采气，对合理利用 是有效的措施。

气藏能量、延长采气期可能 管停产了，但小直径油管可以维持生产。反之，在日产气量较高的范围内，大直径油管有较高的流动效率。油管尺寸对气井举升效率的影响9

一、自喷井、天然气井 油管及生产套管尺寸的选定2、油管尺寸敏感性分析及优选 (1)优选油管尺寸的目标和方法自喷生产过程中油管内的流动可用垂直管流规律来分析。影 响多相垂直管流压力梯度分布最显著的因素有油管尺寸、产量、 气液比、粘度、含水率。 对于所设计的井，气液比、粘度、含水率基本是在一个范围 之内，而产量是可以控制和改变的。根据多相管流理论，每一产 量下都有一最佳油管尺寸使得油井中压力梯度或压力消耗最小。 给定产量时，油管尺寸太小，速度可能会过高，使得摩阻损失增 大；油管尺寸太大，流速偏低，气体的滑脱效应会很严重。 因此，只有油管尺寸适当时，才会使摩阻损失和滑脱损失保 持最佳状态，达到最大的能量利用效率。10

一、自喷井、天然气井 油管及生产套管尺寸的选定2、油管尺寸敏感性分析及优选 (1)优选油管尺寸的目标和方法 既然产量是优选油管尺寸的重要参数，不同产量下最佳 油管尺寸不同，因此所有的分析都把产量当成一变量。由

于从地层到井口乃至地面流动的过程中，产量与压力密切相关，因此一般把压力当成另一变量。即通常都是在压力P 与产量Q的坐标图上来分析油管尺寸变化的影响。通常是采 用节点分析方法确定最佳油管尺寸。11

一、自喷井、天然气井 油管及生产套管尺寸的选定2、油管尺寸敏感性分析及优选 (1)优选油管尺寸的目标和方法 关于最佳油管尺寸有以下两种解释： a、在给定地面条件下(如分离器压力、井口压力或地而 出油管线尺寸),能获得最大产量的油管尺寸为最佳尺寸； b、在一规定产量下，使生产气油比为最小、气体膨胀 能利用效率为最大、能保持自喷生产时间为最长的油管尺 寸为最佳尺寸。 这实际是优选油管尺寸的两种方法或两种不同的目标函 数。根据油田的具体情况，可以选择其中一种方法优选油 管尺寸，或者分别用这两种方法来确定最佳油管尺寸，最 后再综合进

行选择。12

一、自喷井、天然气井 油管及生产套管尺寸的选定(2)给定地面条件下以最大产量为目标的油管尺寸优速 给定井口油压pwh在许多分析和计算中，事先并不知道地面工程 如何确定地面出油管线的具体情况，因此, 通常 是按设定井口油压pwh来进行油管尺寸的优选。13

首先作出地层流入动态IPR曲 线，见图3-7。然后根据给定井口

压力pwh,假设不同的产量，计算各种油管尺寸下的油管鞋压力 pwh(如果油管下到油层中部则油管

鞋压力等于井底流压力pwf)。得到各种油管尺寸下的产量与油管鞋 压力的关系，称为油管动态曲线， TPR曲线与IPR曲线的交点即为各 种油管尺寸下的生产点。14

由图可见，一般来说， 增加油管尺寸，将增大 自喷井的产量。但超过

临界油管尺寸后，油管尺寸的增加会导致产量

的减少。

一、自喷井、天然气井 油管及生产套管尺寸的选定(2)保证自喷生产时间最长的油管尺寸优选延长油井自喷期的关键在于经济合理地利用地层 流体的能量。 地层流体的能量包括流体的压能和气体的膨胀能。 在井口压力低于饱和压力时，或者甚至井底压力低于 饱和压力时，地层能量的释放主要是以气体膨胀能的 形式表现出来。当地层产出液的气液比不足时，油井 将可能停喷。16